Medidas estruturais e não-estruturais de controle de escoamento superficial aplicáveis na Bacia do Rio Fragoso na cidade de Olinda

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA de Pós Graduação em ENGENHARIA CIVIL ÁREA DE Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos. MEDIDAS ESTRUTURAIS E NÃOESTRUTURAIS DE CONTROLE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL APLICÁVEIS NA BACIA DO RIO FRAGOSO NA CIDADE DE OLINDA Marcos José Vieira de Melo. Tese de Doutorado. Recife, 04 setembro 2007.

(2) II. Medidas Estruturais e Não-Estruturais de Controle de Escoamento Superficial Aplicáveis na Bacia do Rio Fragoso na Cidade de Olinda Marcos José Vieira de Melo TESE APRESENTADA AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS À OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM CIÊNCIAS DE ENGENHARIA CIVIL.. Orientador: Jaime Joaquim da Silva pereira Cabral, Ph. D.. Co-orientadora: Suzana Maria Gico Lima Montenegro, Ph. D. Recife – PE 04 de Setembro de 2007.

(3) III. M528d. Melo, Marcos José Vieira de Medidas estruturais e não-estruturais de controle de escoamento superficial aplicáveis na Bacia do Rio Fragoso na cidade de Olinda / Marcos José Vieira de Melo. - Recife: O Autor, 2007. 172 folhas, il : figs., tabs. Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2007. Inclui bibliografia. 1. Engenharia Civil. 2. Drenagem Urbana. 3.Escoamento Fluvial-Rio Fragoso (Olinda) 4. Recursos Hídricos 5. Tecnologia Ambiental I. Título. UFPE 624. CDD (22. ed.). BCTG/2007-123.

(4) IV.

(5) V.

(6) VI. Aos meus pais, João Bosco (in memoriam) e Josélia, em retribuição à dedicação e incentivo de suas vidas à educação e formação dos seus filhos; Aos meus professores, pelo esforço e disposição com que transmitiram seu saber; À minha esposa, Katia, pela paciência, incentivo e dedicação; Aos meus filhos, Marcos Junior e Fábio, pela alegria de minha vida..

(7) VII. AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Jaime Joaquim da Silva Pereira Cabral, pela dedicação na orientação desse trabalho e pela confiança depositada durante todo o curso e elaboração da tese. À Profa. Dra. Suzana Maria Gico Lima Montenegro, pela atenção, conselhos, orientação, colaboração, incentivo e pela solidariedade nas horas mais difíceis. Aos Professores Jarbas Souza e Terezinha de Jesus Pereira da Silva pelo incentivo. Ao Prof. Dr. Raymundo Nonato Serrano, pelos valiosos ensinamentos, valiosa revisão dos textos, pela mais sincera amizade, apoio e incentivo. À FIDEM - Fundação de Desenvolvimento da Região Metropolitana do Recife, e em especial aos funcionários Cristina Percínio, Maria Paula Santos e Jasmina Câmara que, com paciência e dedicação, nos ajudaram e forneceram o material de pesquisa solicitado. À Secretaria do Grupo de Recursos Hídricos e todo o seu pessoal, pelo apoio e solicitude. A DEUS, por permitir tudo que foi realizado..

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(9) IX. Medidas estruturais e não-estruturais de controle de escoamento superficial aplicáveis na bacia do rio Fragoso na cidade de Olinda Marcos José Vieira de Melo. RESUMO A crescente ocupação urbana, em alguns casos de forma desordenada, sem grandes atenções ao controle do escoamento superficial existente, resultou em problemas de drenagem cada vez maiores para muitas cidades brasileiras. Na maioria dos casos, as bacias urbanas possuem áreas que são assoladas por inundações e alagamentos freqüentes e que trazem todo o tipo de transtorno, de dimensões sociais, políticas e econômicas. Geralmente, as regiões densamente povoadas são as que passam a sofrer as conseqüências negativas de ações resultantes de uma série de questões, que quando caracterizadas demonstram a fragilidade das medidas adotadas na área de drenagem e que requerem uma nova abordagem conceitual do enfrentamento dos problemas das águas pluviais urbanas para os próximos anos. A grande mudança decorre que em vez de adotar obras de canalização e soluções pontuais, a nova abordagem passa a aplicar técnicas que tenham como base um planejamento da bacia de forma integrada e que aplique como princípio o “manejo sustentável das águas urbanas”. São apresentadas medidas estruturais e não-estruturais de controle do escoamento superficial urbano, para bacias de pequeno e médio porte, que podem ser replicadas para minimizar problemas comuns em bacias do mesmo porte em outras cidades brasileiras. Foi realizado um estudo de caso, na bacia do Rio Fragoso em Olinda, incluindo uma modelagem computacional dos escoamentos fluviais e foi realizada também a análise da utilização de elementos considerados não convencionais, demonstrando ser possível mitigar ou resolver os atuais problemas de drenagem existentes nesta bacia. Palavras-chave: Drenagem urbana, Manejo sustentável de águas urbanas, Rio Fragoso, Viga de detenção..

(10) X. Structural and non-structural actions for flood control in Fragoso River basin at Olinda city (Brazil) Marcos José Vieira de Melo. ABSTRACT. Growing urbanization rates, in many cases without planning, lead to increasing drainage problems at several large cities in Brazil. Generally, low areas of urban basins present flood problems with great economical, political and social consequences. Dense populated localities in low areas generally suffer flood problems that show the fragility of drainage public policies. New approaches are required to face these problems for either avoiding or minimizing rain urban floods for the coming years. Instead of designing only point solutions to increase flow capacity, these new approaches think the whole river basin as an integrated system, including infiltration and storing facilities, following the principle of “sustainable management of urban waters”. Structural and non-structural actions are presented to storm water flow control for either low or medium size river basins. These control actions can be replicated for similar river basins in other Brazilian towns. A case study has been performed for Fragoso river basin in Olinda city (Brazil) including river flow computational modeling and analyses of non conventional element implementation, showing the possibilities for solving or mitigating Fragoso basin flood problems. Key-words: Urban drainage, Urban water sustainable management, Fragoso River, Detention beam..

(11) I SUMÁRIO 1 – INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1 1.1 - OBJETIVO GERAL................................................................................. 2 1.1.1 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................ 3 1.2 - METODOLOGIA ..................................................................................... 4 1.2.1. – A FORMULAÇÃO DO PROBLEMA ............................................... 4 1.2.2. - EXPLICITAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS..................................... 5 1.2.3. - COLETA DE DADOS ...................................................................... 5 1.2.4. - ETAPAS DESENVOLVIDAS........................................................... 6 1.3. - DESCRIÇÃO DO CORPO DA TESE..................................................... 7 2 – A EVOLUÇÃO DA DRENAGEM URBANA................................................... 9 2.1. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS .................... 9 2.1.1. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS NO MUNDO....................................................................................................... 9 2.1.2. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS NO BRASIL ..................................................................................................... 14 2.1.3. - CONCEITOS TRADICIONAIS EM DRENAGEM URBANA .......... 16 2.2. - NOVAS ABORDAGENS NA DRENAGEM URBANA .......................... 17 3 - A BACIA DO RIO FRAGOSO ..................................................................... 21 3.1 - GENERALIDADES ............................................................................... 21 3.2 - CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFIAS .................................................. 25 3.2.1. - GEOLOGIA ................................................................................... 27 3.2.2. - COBERTURA VEGETAL .............................................................. 30 3.3. - SUB-BACIAS....................................................................................... 31 3.3.1 - INFLUÊNCIA DA MARÉ ................................................................ 32 3.4 - ASPECTOS SÓCIO-ECONÔMICOS.................................................... 32 3.5 – ENCHENTES URBANAS NO RIO FRAGOSO.................................... 33 4 - PLUVIOMETRIA NA RMR E NA BACIA DO RIO FRAGOSO..................... 39 4.1 - DESCRIÇÃO DOS PLUVIÔMETROS UTILIZADOS ............................ 39 4.2 - LOCALIZAÇÃO DOS PLUVIÔMETROS NA BACIA............................. 41 4.3 - COMPARAÇÃO COM OUTROS PLUVIÔMETROS DA RMR.............. 41 5 – SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS DE VAZÕES NA BACIA ................... 46 5.1. - MODELO UTILIZADO ......................................................................... 46 5.1.1 - CHUVAS INTENSAS E SUA OCORRÊNCIA ................................ 47 5.1.2. - CÁLCULO DA PRECIPITAÇÃO EFETIVA.................................... 48 5.2. – RESULTADOS OBTIDOS............................................................... 49 5.2.1. - SUB-BACIA BULTRINS - RIO DOCE ........................................... 50 5.2.2. - SUB-BACIA DO RIACHO MIRUEIRA ........................................... 56 5.2.3. - SUB-BACIA DO RIACHO OURO PRETO .................................... 57 5.2.4. SUB-BACIA INCREMENTAL DA BACIA DO FRAGOSO ............... 58 5.2.4. - PROJETO HIDRÁULICO DO CANAL........................................... 59 6 – VIGAS DE DETENÇÃO COMO ALTERNATIVA DE CONTROLE ............. 69 6.1. – CONCEITO DE VIGA DE DETENÇÃO............................................... 69 6.2 - COMPORTAMENTO COMO ORIFÍCIO E COMO VERTEDOR........... 70 6.3. - EXPERIMENTO EM LABORATÓRIO ................................................. 73 6.3.1. - AVALIAÇÃO DAS VAZÕES .......................................................... 74 6.3.2. - ESTIMATIVA DE RESSALTO HIDRÁULICO E REMANSO ......... 76 6.4. – APLICAÇÃO DA VIGA DE DETENÇÃO NA BACIA DO RIO FRAGOSO ...................................................................................................................... 81.

(12) II 7 – OUTRAS MEDIDAS DE CONTROLE EM BACIAS URBANAS.................. 86 7.1. - RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO EM ÁREAS PÚBLICAS............. 86 7.2. - CANAL DE EXTRAVASAMENTO ....................................................... 91 7.3. - ESTRUTURAS DE CONTROLE EM ÁREAS DO LOTE ..................... 94 7.3.1. - RESERVAÇÃO ............................................................................. 94 7.3.2. - DETENÇÃO ................................................................................ 103 7.3.3. - DESENVOLVIMENTO URBANO DE BAIXO IMPACTO............. 107 7.3.4. - INFILTRAÇÃO E PERCOLAÇÃO ............................................... 116 8 – MEDIDAS NÃO-ESTRUTURAIS POSSÍVEIS DE SEREM ADOTADAS.. 133 8.1. - MELHOR CONTROLE DO USO DO SOLO ...................................... 135 8.1.1. - AS CONSEQÜÊNCIAS DA FALTA DE CONTROLE NA MIGRAÇÃO............................................................................................. 135 8.1.2. - A URBANIZAÇÃO E O MEIO AMBIENTE .................................. 136 8.1.3. - O CRESCIMENTO POPULACIONAL E A OCUPAÇÃO DOS ESPAÇOS............................................................................................... 139 8.1.4. - O DISCIPLINAMENTO DO USO DO SOLO ............................... 140 8.1.5. - A PROTEÇÃO DOS MANANCIAIS NA RMR EM PERNAMBUCO ................................................................................................................ 141 8.1.6. - A PROTEÇÃO DAS ÁREAS DE RISCO EM BARREIRAS E VÁRZEAS PRÓXIMAS ÀS NASCENTES ............................................... 143 8.1.7. - SUGESTÕES PARA O ORDENAMENTO DA MIGRAÇÃO........ 145 8.2. - O ZONEAMENTO.............................................................................. 147 8.3. - SEGURO INUNDAÇÃO..................................................................... 148 8.4. - DISPOSITIVOS DE CONVIVÊNCIA COM INUNDAÇÃO NO LOTE . 149 8.4.1. - PROGRAMA DE MANUTENÇÃO E INSPEÇÃO ........................ 150 8.5. - A LEGISLAÇÃO URBANÍSTICA X DRENAGEM URBANA NO LOTE .................................................................................................................... 152 8.5.2. - LEGISLAÇÃO FEDERAL............................................................ 155 9 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................... 158 9.1. - CONCLUSÕES ................................................................................. 158 9.2. - RECOMENDAÇÕES ......................................................................... 160 10. – REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................... 162.

(13) III LISTA DE FIGURAS Figura 2. 1 - Imagem do aqueduto de Segóvia (Foto do autor)........................ 11 Figura 2. 2 - Tubos em pedra (Foto do autor). ................................................. 11 Figura 2. 3 - Arcos da Lapa período colonial e atual (LINHARES, 2006)......... 12 Figura 2. 4 - Volume de água potável por ano por pessoa (UNESCO, apud YAZAKI, 2006). ................................................................................................ 20 Figura 3. 1 – Exemplo esquemático da correlação dos níveis no Porto do Recife (FIDEM, 2007).................................................................................................. 25 Figura 3. 2 – Bacias Hidrográficas de Pernambuco (Gl1) realce Rio Fragoso. Em destaque azul escuro, o Rio Fragoso. ....................................................... 26 Figura 3. 3 – Mapa de Situação da Bacia do Rio Fragoso. .............................. 27 Figura 3. 4 – Unidades Litoestratigráficas da Faixa Sedimentar Norte (PE) Seção Geológica Esquemática Leste – Oeste Bacia do Rio Fragoso adaptado (BELTRÃO, 1995). ........................................................................................... 28 Figura 3. 5 – Mapa da Cobertura Vegetal (Fonte: FIDEM 1985)...................... 31 Figura 3. 6 – Limites das Sub-Bacias Hidrográficas do Rio Fragoso. .............. 32 Figura 3. 7 – Mapa das áreas alagáveis e alagadas na Bacia do Rio Fragoso (Fonte: BELTRÃO et al. 1995). ........................................................................ 33 Figura 3. 8 – Avenida Getúlio Vargas, uma das principais de Olinda............... 35 Figura 3. 9 – Trecho da Rua Elesbão de Castro, em Olinda. ........................... 36 Figura 3. 10 – Conjunto habitacional recentemente construído em Olinda. ..... 37 Figura 3. 11 – Acesso às ruas do Bairro de Jardim Fragoso............................ 37 Figura 3. 12 – Rua Pintor Manoel Bandeira, em Casa Caiada......................... 38 Figura 4. 1 – Equipamento automático adotado............................................... 40 Figura 4. 2 – Pluviômetro UFPE/ Fragoso1, no mês de junho de 2006. .......... 42 Figura 4. 3 – Pluviômetro UFPE/ Fragoso2, no mês de junho de 2006. .......... 42 Figura 4. 4 – Pluviômetro do INMET A301 Recife/PE, no mês de junho de 2006. ......................................................................................................................... 43 Figura 4. 5 – Pluviômetro do ITEP Recife/PE, no mês de junho de 2006. ....... 43 Figura 4. 7 - Chuvas foram as maiores registradas no ano (foto da Folha de Pernambuco 08/06/2006 mostrando o alagamento ocorrido no dia anterior)... 45 Figura 5. 1 – Representação gráfica da equação de chuva intensa................. 48 Figura 5. 2 – Limites das sub-bacias do Rio Fragoso sobre imagem de satélite da região .......................................................................................................... 49 Figura 5. 3 – Detalhe da sub-bacia do Canal dos Bultrins/Rio Doce, entre a nascente na mata do quartel do Exército e a foz no rio Fragoso. .................... 50 Figura 5. 4 – Início do trecho de canal em estudo............................................ 51 Figura 5. 5 – Foz do Canal dos Bultrins/Rio Doce no rio Fragoso.................... 52 Figura 5. 6 – Seção atual do Canal dos Bultrins/Rio Doce na altura da Rua Dr. Milton Pina........................................................................................................ 52 Figura 5. 7 – Trecho do Canal dos Bultrins ao lado do Supermercado Extrabom (Fonte: foto do autor)........................................................................................ 53 Figura 5. 8 – Locação das seções topobatimétricas na foz do Canal dos Bultrins com a confluência da sub-bacia incremental do Rio Fragoso (Fonte: arquivo do autor)................................................................................................................ 53.

(14) IV Figura 5. 9 – Parâmetros e hidrograma unitário obtido (Grupo 1 de Diaz e Tucci). .............................................................................................................. 55 Figura 5. 10 – Hidrograma de projeto – Canal dos Bultrins/Rio Doce. ............. 55 Figura 5. 11 – Parâmetros e hidrograma unitário obtido do Riacho Mirueira (Diaz e Tucci, 1989). ........................................................................................ 56 Figura 5. 12 – Hidrograma de projeto Riacho Mirueira..................................... 57 Figura 5. 13 – Hidrograma de projeto Riacho Ouro Preto. ............................... 58 Figura 5. 14 – Hidrograma de projeto do trecho incremental. .......................... 59 Figura 5. 15 – Domínio x x t, discretizado com as linhas de condições iniciais e de contorno. ..................................................................................................... 61 Figura 5. 16 – Hidrograma de cheia de projeto – seção de montante no trecho do rio Fragoso em análise. ............................................................................... 62 Figura 5. 17 – Hidrograma de cheia de projeto com retenção de parte do escoamento nas sub-bacias............................................................................. 63 Figura 5. 18 – Perfis máximos de elevação da água simulados ao longo do trecho do rio Fragoso com retenção de parte do escoamento. ........................ 65 Figura 5. 19 – Perfis máximos de elevação da água simulados ao longo do trecho do rio Fragoso sem retenção................................................................. 65 Figura 6. 1 - Trecho do Rio Doce na Bacia do Rio Fragoso em Olinda (Foto do autor)................................................................................................................ 69 Figura 6. 2 - Vista em corte e frontal da estrutura da viga de detenção (Fonte: o autor)................................................................................................................ 71 Figura 6. 3 - Vista em corte da estrutura da viga de detenção trabalhando de forma mista (Fonte: o autor). ............................................................................ 72 Figura 6. 4 - Viga de detenção e canal (Adaptado de NETTO e ALVAREZ, 1973). ............................................................................................................... 73 Figura 6. 5 - Canal do laboratório com viga de detenção (Foto do autor). ....... 74 Figura 6. 6 - Variações devido ao ressalto hidráulico (Fonte: o autor). ............ 78 Figura 6. 7 - Viga de detenção funcionando como orifício (Foto do autor)....... 80 Figura 6. 8 - O nível da água se encontra no limite do nível superior da viga (Foto do autor).................................................................................................. 80 Figura 6. 9 - O nível da água a montante ultrapassou o limite da viga, passando a verter por sobre a mesma (Foto do autor)..................................................... 81 Figura 6. 10 - Área da Bacia com possibilidades de uso de vigas de detenção e barragem na bacia do Rio Fragoso (Fonte: o autor). ....................................... 82 Figura 6. 11 - Área da sub-bacia do Canal dos Bultrins com a localização da aplicação de viga de detenção (Fonte: o autor). .............................................. 83 Figura 6. 12 - Trecho da sub-bacia do Canal dos Bultrins da aplicação de viga de detenção (Fonte: o autor). ........................................................................... 83 Figura 6. 13 - Imagem do local da aplicação futura de viga de detenção(Foto do autor)................................................................................................................ 84 Figura 6. 14 - Detalhes do corte da viga de detenção no Canal dos Bultrins (Fonte: o autor)................................................................................................. 84 Figura 6. 15 - Hidrograma na condição natural e com a aplicação da viga de detenção no Canal dos Bultrins........................................................................ 85 Figura 7. 1 - Área da bacia definidas para a aplicação de vigas de detenção e reservatórios de detenção. ............................................................................... 91.

(15) V Figura 7. 2 - Sugestão do posicionamento de estruturas de infiltração com possibilidade de extravasamento (Fonte: acervo do autor).............................. 93 Figura 7. 3 - Sugestão de estrutura de canal de extravasamento com possibilidade de funcionar como estruturas de infiltração/percolação (Fonte: acervo do autor). .............................................................................................. 93 Figura 7. 4 - Dispositivo de Captação Inicial de Água Chuva e sua aplicação em reservatório comum (patente solicitada pelo autor)........................................ 100 Figura 7. 5 - Propostas dos pesquisadores da Hidroayd para moradias de baixa renda (PAOLETTI, 2005)................................................................................ 101 Figura 7. 6 - Fachadas e teto verde em projeto de trabalho Final de Graduação em arquitetura (CISNEIRO, 2006).................................................................. 114 Figura 7. 7 - Fachadas lateral e teto verde em projeto de trabalho final de Graduação em arquitetura (CISNEIRO, 2006). .............................................. 114 Figura 7. 8 - Construção palafita em alvenaria na área de várzea da Bacia do Rio Fragoso em Olinda/PE, 2005, protegendo a casa e deixando espaço para as águas no período de inundações (Foto do autor)...................................... 115 Figura 7. 9 - Valeta de infiltração aberta. ....................................................... 120 Figura 7. 10 - Sistema de captação e remoção de partículas sólidas das águas pluviais. .......................................................................................................... 131 Figura 8. 1 - Área de margem de riacho em área urbana, com destaque para invasões em suas duas margens (Fonte: arquivo do autor)........................... 144 Figura 8. 2 - Trecho de rio parcialmente regularizado (Fonte: arquivo do autor). ....................................................................................................................... 144 Figura 8. 3 - Trechos do rio Fragoso, com a área em amarelo indicando invasão por pessoas de baixa renda e em vermelho, a construção de supermercado em desobediência às leis vigentes de uso e ocupação dos solos municipal, estadual e federal........................................................................................... 145.

(16) VI LISTA DE QUADROS Quadro 3. 1 - Alteração do uso do solo na transição de uso rural para uso urbano e seus efeitos hidrológicos (adaptado do PQA, SECTMA, 1997) ........ 23 Quadro 3. 2 - Alterações devido à transição de estágio inicial de urbanização para o médio e seus efeitos hidrológicos (adaptado do PQA, SECTMA, 1997)24 Quadro 3. 3 - Alterações devido à transição de estágio médio de urbanização para avançado e seus efeitos hidrológicos (adaptado do PQA, SECTMA, 1997) ......................................................................................................................... 24 Quadro 3. 4 - Bairros drenados pela bacia do Rio Fragoso. ............................ 29 Quadro 3. 5 – Características hidrológicas básicas da Bacia do Rio Fragoso. 30 Quadro 3. 6 – Comprimento e área de drenagem das Sub-Bacias do Rio Fragoso. ........................................................................................................... 31 Quadro 4. 1 – Localização dos postos em coordenadas geográficas. ............. 41 Quadro 5. 1 - Principais parâmetros físicos da bacia do Canal dos Bultrins/Rio Doce. ................................................................................................................ 54 Quadro 5. 2 - Principais parâmetros físicos da bacia do Riacho da Mirueira. .. 56 Quadro 5. 3 - Principais parâmetros físicos da sub-bacia do riacho do Ouro Preto................................................................................................................. 57 Quadro 5. 4 - Principais parâmetros físicos da sub-bacia Incremental. ........... 58 Quadro 7. 1 – Estruturas de controle de detenção e ou retenção e suas características principais. ................................................................................. 88 Quadro 7. 2 – Vantagens e desvantagens das estruturas de reservatórios de detenção e retenção de menor porte, em áreas urbanizadas. ......................... 89 Quadro 7. 3 – Características de algumas bacias de detenção no estado de São Paulo (CANHOLI, 2005)............................................................................ 90 Quadro 7. 4 – Comparação entre atributos hidrológicos de práticas de DUBI Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto x sistema convencional (Adaptado do DEPARTMENT OF ENVIRONMENT RESOURCES, 1999)...................... 109 Quadro 7. 5 – Classificação Geral dos Dispositivos de Infiltração (adaptado de NAKAMURA, 1988)........................................................................................ 118 Quadro 7. 6 – Experimento em superfícies urbanas (GENZ, 1994) ............... 124 Quadro 7. 7 – Resultados das simulações de chuva nas superfícies estudadas (ARAÚJO, 1999). ........................................................................................... 127 Quadro 8. 1 - Principais medidas não-estruturais (Fonte:BARTH, 1997). ...... 134 Quadro 8. 2 - Zoneamento (TUCCI, 2006). .................................................... 148 Quadro 8. 3 - Atividades de inspeção e manutenção segundo (WALECH, 1989) ....................................................................................................................... 151.

(17) VII LISTA DE TABELAS Tabela 5. 1 – Condições estabelecidas para diferentes seções de escoamento no trecho do canal estudado, da nascente à foz. ............................................. 67 Tabela 6. 1 - Dados adotados. ......................................................................... 77 Tabela 6. 2 - Valores Obtidos........................................................................... 77 Tabela 6. 3 - Variação de hr a jusante do experimento.................................... 79 Tabela 6. 4 - Variação de hr a jusante da seção simulada na área em estudo.85 Tabela 8. 1 - Crescimento e taxa de urbanização da população brasileira (IBGE, 2000). ................................................................................................. 139.

(18) 1. 1 – INTRODUÇÃO O salto no desenvolvimento científico e tecnológico nas últimas décadas foi a resposta aos grandes desafios que se apresentaram para a raça humana, principalmente no tocante ao uso e cuidados com a água, surgindo inclusive o conceito de desenvolvimento sustentado, como reforço ao tão desejado equilíbrio entre a economia, a sociedade e o ambiente. O embate entre as tecnologias de ponta e a maior produção versus o direito natural ao acesso à água, do crescimento exponencial da população humana, suas necessidades e demandas versus o equilíbrio ecológico, são pontos de conflito, de interesses e de valores que se refletem na bacia hidrográfica. Na natureza tudo tem seu custo, e a crescente urbanização tem o seu, cobrando dos seus usuários o preço alto devido às alterações negativas impostas ao ciclo hidrológico natural. A bacia hidrográfica de uma região como unidade de estudo, por conta da sua fragilidade aos impactos das alterações físicas, responde de forma imediata ou ao longo do tempo, a todas as agressões sofridas por mudanças naturais e mais ainda por ações antrópicas. As situações de risco para a população, decorrentes de efeitos da precária drenagem urbana, na maioria das vezes resultam de ações tais como: a) Substituição de superfícies permeáveis e irregulares por superfícies pouco permeáveis ou impermeáveis e regulares; b) Áreas de cobertura vegetal por cobertura predial; c) Canais e córregos naturais por canais retificados, revestidos e impermeabilizados; d) Áreas drenadas da natureza pela captação e direcionamento dos cursos de água por tubulações ou outras estruturas artificialmente criadas; e) Áreas sujeitas a inundação aterradas e ocupadas indevidamente; f) Alta explotação de aqüíferos..

(19) 2 Tem-se hoje consciência dos efeitos negativos obtidos, quando não se respeita a natureza. Um dos mais sérios e comuns efeitos das alterações em uma bacia hidrográfica é percebido por conta do aumento do escoamento superficial quando das fortes chuvas. Têm-se então as inundações. Um processo de inundação traz entre seus impactos principais, o prejuízo material e humano, a interrupção parcial ou total das atividades econômicas desenvolvidas na área atingida e no seu entorno, um aumento significativo de contaminação por doenças de veiculação hídrica, erosão, transporte e deposição de resíduos sólidos tóxicos ou não. De acordo com Tucci (2003). “É ingenuidade do homem, imaginar que poderá controlar totalmente as inundações; as medidas adotadas sempre visam minimizar as suas conseqüências”. Para enfrentar o problema das inundações que aflige parte da população da maioria das cidades brasileiras igualmente a de Olinda em Pernambuco nos dias atuais, faz-se necessária a adoção de soluções estruturais e não estruturais para minimizar os efeitos negativos na drenagem urbana decorrentes da crescente e desordenada ocupação do solo observada em seu território. Em vista deste panorama, neste trabalho, procura-se analisar os pontos críticos do sistema de macrodrenagem da bacia do rio Fragoso, na cidade de Olinda, em Pernambuco, propondo possíveis soluções compensatórias para os problemas de drenagem que afligem de forma freqüente a área em questão. Os resultados foram avaliados e a sua análise é apresentada ao longo deste texto, juntamente com possíveis soluções adotando o emprego e uso de elementos estruturais convencionais e não-convencionais, em conjunto com elementos não estruturais que, associadas às já existentes, poderão reduzir o problema que aflige a população atingida pelas cheias do Rio Fragoso.. 1.1 - OBJETIVO GERAL O objetivo principal deste trabalho é analisar as técnicas mais modernas de medidas estruturais e não-estruturais de controle das águas urbanas de acordo. com. as. características. encontradas. de. escoamento. urbano,.

(20) 3 selecionando entre os já conhecidos mecanismos e os inovadores, aqueles aplicáveis à maioria das bacias de médio e pequeno porte. Será tomando como base de pesquisa e de comparação a Bacia do Rio Fragoso em Olinda, acrescentando elementos de inovação estrutural e nãoestrutural aos métodos de controle do escoamento superficial atualmente existentes.. 1.1.1 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS A partir do objetivo geral foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: •. Analisar as possíveis alternativas estruturais usualmente adotadas em situações de bacias urbanas semelhantes à da bacia do Rio Fragoso em Olinda/PE;. •. Analisar as possibilidades de aplicação de elementos estruturais e não estruturais de acordo com experimentos realizados por pesquisadores, que mais apresentem efetiva redução de efeitos negativos da urbanização.. •. Destacar o uso de sistemas de captação, de detenção, de infiltração e percolação capazes de mitigar os efeitos negativos das enchentes observados durante os períodos de chuvas intensas e que melhor se adaptem às áreas urbanizadas de influência da micro e macrodrenagem de bacias de pequeno e médio porte;. •. Fornecer subsídios para aprimoramento de código de obras e criação de manual de drenagem urbana para os municípios de Olinda e do Paulista, incluindo medidas para o aumento da infiltração e detenção dentro dos lotes e nas calçadas, em locais de baixa declividade;. •. Identificar os pontos de risco existentes em bacias urbanas em estudo de caso, com as características que os definam como pontos a serem trabalhados de acordo com a.

(21) 4 necessidade de medidas emergenciais, medidas de controle de médio prazo e medidas de longo prazo estrutural e nãoestrutural; •. Propor soluções para os problemas das áreas atuais de risco de inundações da Bacia do Rio Fragoso em Olinda/PE.. Tentar-se-á assim atender às recomendações feitas quanto ao sistema de drenagem, em que as entidades públicas responsáveis pelo planejamento da drenagem urbana, face à nova ordem de desenvolvimento sustentável, apresentam-se cada vez mais preocupadas em demonstrar capacidade de gerenciar seus parcos recursos adotando um conjunto sistêmico avançado de normas técnicas e legislação, para a obtenção de melhores resultados (MELO, 2003).. 1.2 - METODOLOGIA 1.2.1. – A FORMULAÇÃO DO PROBLEMA A formulação do problema partiu da observação de que as tecnologias adotadas na maioria das cidades brasileiras seguem um padrão de sistema considerado higienista, onde o conceito filosófico que predomina ainda é o da tradicional de canalização, resolvendo o problema pontual e lançando o mesmo para jusante. A intensão da presente tese é de resgatar através de pesquisa e desenvolvimento de solução inovadoras respostas que adotem o conceito mais moderno denominado de ambientalista. Os métodos pesquisados oferecem várias respostas que dependem das características da bacia onde será aplicado. No entanto, confirmam através de experiências desenvolvidas e testadas em outros países a sua capacidade de favorecer a resolução ou redução dos problemas detectados. Como estudo de caso para permitir uma seqüência lógica de aplicação, adotou-se a bacia do Rio Fragoso (Olinda/PE) que já apresenta sérios problemas de drenagem e que corre o risco de ter os problemas ampliados se não forem adotadas medidas adequadas..

(22) 5 1.2.2. - EXPLICITAÇÃO DOS PROCEDIMENTOS. Inicialmente procurou-se identificar, caracterizar e observar as analises hidrológicas da área estudada. Em seguida, pesquisaram-se as melhores e mais modernas técnicas de controle estrutural e não-estrutural de drenagem urbana, levando-se em conta a precária condição financeira do município para o enfrentamento de tamanho problema. Durante o decorrer do texto serão sugeridos elementos estruturais inovadores capazes de contribuir de forma simples e econômica com o conjunto de elementos de controle apresentados. Além da sugestão do emprego de técnicas usuais para solução dos problemas do caso estudado, destaca-se os estudos feitos em laboratório da “viga de detenção”, elemento este que acredita-se, venha a ser um instrumento a mais para redução e controle do escoamento e fluxo da água na drenagem das cidades. Tem-se então, uma visão do emprego de técnicas modernas que certamente podem contribuir para mitigar os efeitos negativos da deficiência de drenagem observados em cidades de pequeno e médio porte semelhantes ao caso pesquisado.. 1.2.3. - COLETA DE DADOS Para o desenvolvimento dos trabalhos, foram adotadas consultas às fontes históricas e geográficas existentes, em confronto com os dados de ocupação e pluviometria coletados em campo. Com a visão completa da situação da bacia, procurou-se identificar os principais problemas enfrentados pelos técnicos das secretarias de Meio Ambiente das cidades de Olinda e do Paulista, e de sua população, para que fosse possível uma sistematização de impactos negativos na Bacia do Rio Fragoso e as respectivas possibilidades de solução. Para caracterização da Bacia do Rio Fragoso, se fez necessário registrar os fatos através da utilização de técnicas padronizadas de coleta de dados em órgãos e entidades governamentais, além de informações físicas da bacia hidrográfica, com a exploração de todo o seu curso de água, desde sua.

(23) 6 nascente principal, demais cursos de água até sua foz, e com o acompanhamento das principais ocorrências verificadas nos últimos quatro anos na região. O estudo foi delimitado pelo universo que compreende a Bacia do Rio Fragoso e seu entorno, compreendido pelos Municípios de Olinda e do Paulista. Os instrumentos de coletas de dados compreenderam: a) Observação direta “in loco”, buscando esclarecer os motivos que levaram ao estado de degradação atual em que se encontra a bacia; b) Análises documentais, utilizando-se fontes primárias e pesquisas bibliográficas, coletadas nas principais instituições, tais como; o Arquivo Público Municipal de Olinda, a SEMA/OLINDA - Secretaria de Meio Ambiente da Cidade de Olinda, a SEMA/PAULISTA - Secretaria do Meio Ambiente da Cidade do Paulista, a FIDEM - Fundação de Desenvolvimento Municipal, a UFPE – Universidade Federal de Pernambuco, o IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, em. revistas. especializadas,. periódicos. e. anais. nacionais. e. internacionais (em que foram abordados temas pertinentes), nas teses e dissertações aprovadas, bem como nas informações disponibilizadas na Internet; c) Coletas de dados de casos semelhantes, encontrados em literatura descritiva de situações que se assemelham às da cidade em estudo e utilização das modernas ferramentas tecnológicas, ecologicamente corretas, empregadas em sua solução ou mitigação dos efeitos.. 1.2.4. - ETAPAS DESENVOLVIDAS Na primeira etapa da pesquisa, acompanhou-se, como colaborador e pesquisador por um período de um ano, os trabalhos desenvolvidos pela equipe da SEMA/OLINDA - Secretaria de Meio Ambiente da Prefeitura Municipal de Olinda nas ações de avaliação do sistema de drenagem e gestão ambiental. Na segunda etapa, foram realizadas visitas de pesquisa aos órgãos públicos que figuraram como fontes de informação, com destaque para a.

(24) 7 FIDEM, e para a CPRH – Companhia Pernambucana de Controle da Poluição Ambiental e de Administração dos Recursos Hídricos, atual Agência Estadual do Meio Ambiente e Recursos Hídricos. Após a individualização do cenário de estudo, buscou-se reunir os materiais cartográficos e documentais de interesse para a tese. Na terceira etapa, foram coletados mapas já digitalizados ou por reproduzir em meio digital, que nos permitiram melhor visão espacial da bacia. Na quarta etapa, buscou-se conhecer a bacia com visitas de campo e com acompanhamento das calamidades ou problemas mais críticos que aconteceram nos anos de 2001 a 2005. Foram registradas imagens dos impactos provocados pelo mau uso e ocupação do solo e a deterioração do estado atual da microdrenagem existente. Na quinta etapa do processo, com o aprimoramento do conhecimento de informações sobre a bacia, seus diversos aspectos de drenagem e do meio ambiente durante os últimos três anos, foram identificados os principais problemas, cujos registros fazem a história da constante evolução do estudo e do desenvolvimento desta bacia. Na sexta etapa, fez-se o acompanhamento dos dados obtidos de estações pluviométricas instaladas na área da bacia do rio Fragoso, comparado-os com os de outras estações da região Metropolina de Recife. Por último se fez uma condensação dos conhecimentos adquiridos, os estudos laboratoriais e formulações possíveis para serem apresentados no decorrer do texto.. 1.3. - DESCRIÇÃO DO CORPO DA TESE A tese é apresentada de acordo com a seguinte estrutura de capítulos: a) Evolução da Drenagem Urbana; com uma abordagem histórica ate´o momento atual, no capítulo sete; b) A bacia do Rio Fragoso; com suas características e tendências no capítulo três;.

(25) 8 c) Pluviometria na RMR e na Bacia do Rio Fragoso; estudos de campo, cobrindo a falta de dados existentes especificos sobre a bacia, no capítulo quatro; d) Simulação Computacional de Vazões da Bacia do Rio Fragoso; em que demonstra-se a viabilidade da aplicação de simulações para a compreensão dos aspectos matemáticos capazes de auxiliar na compreensão dos fenômenos atuantes na bacia, no capítulo cinco; e) Apresenta-se estudos da adoção de “Vigas de Detenção” como um elemento inovador de controle estrutural para drenagem, no capítulo seis; f) Faz-se a sugestão das principais medidas estruturais aplicáveis a nível de lote e em áreas públicas, que deveriam se somar às já existentes, no capítulo sete; g) Destaca-se as medidas não-estruturais de fácil aplicação que ofereceriam melhores condições ao conjunto de munícipes atingidos pelos efeitos negativos de fortes chuvas na bacia, no capítulo oito; h) E as considerações finais, que em conjunto com os demais dão forma a mais um contributo para uma maior conscientização de todos os atores envolvidos na área da bacia com a solução dos problemas existentes no capítulo nove. A meta consiste em contribuir para a correta preservação e otimização da drenagem existente, revitalizadas pelo poder público, com repercussão efetiva e dinâmica na população como um todo. Consiste ainda, na proteção do comércio e indústria estabelecida e no aprendizado dos jovens, técnicos e gestores aos quais caberão a melhoria e conservação do patrimônio de recursos hídricos existentes para as futuras gerações, que ocupam áreas de bacias de médio e pequeno porte semelhantes ao caso em estudo..

(26) 9. 2 – A EVOLUÇÃO DA DRENAGEM URBANA A história do homem sempre esteve ligada diretamente à água em função da necessidade de sobrevivência. As exigências biológicas humanas de proximidade e convivência com a água forçaram desde o princípio a sua interação com o meio ambiente em que se encontrava e com as características hidrológicas existentes. Naturalmente, sua primeira necessidade básica foi atendida ao saciar a sede. Em seguida, a limpeza do corpo. Entretanto, quando o ser humano passou a deslocar a água de seu fluxo natural para seu local de refeição - sua caverna ou abrigo qualquer - foi necessário se livrar da água utilizada. Nada mais natural do que drenar através de simples sulco na terra este líquido de forma a transferir o mesmo para longe do local de uso. Drenar a água foi um dos primeiros passos dados pela humanidade no sentido de oferecer maior conforto ao local de sua existência e assim iniciar o uso corrente da água para diversos fins.. 2.1. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS 2.1.1. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS NO MUNDO Arqueólogos e antropólogos perceberam que houve uma alteração significativa no desenvolvimento humano, a partir da constatação da permanência de grupos no mesmo local onde implantaram suas primeiras residências fixas. Dados históricos estabelecem o surgimento das primeiras aldeias por volta de 8500 a.C. ao norte e a leste da Mesopotâmia, entre os rios Tigre e Eufrates, respectivamente. O rio Tigre entrava a fundo na terra, mas era de navegação difícil e acidentada. O Eufrates, por outro lado, é caudaloso e regular, tornando possível a navegação e a construção de canais para irrigação. Nessa região, casas foram abastecidas de água e sistemas de drenagem foram implantados por meio de canalizações cerâmicas há cerca de sete mil anos..

(27) 10 O desenvolvimento humano foi crescente provavelmente a partir dessa era, pois surgiram focos de aglomerações humanas em várias partes do mundo, possivelmente devido às grandes variações climáticas que colocaram em risco a sobrevivência de contingentes humanos maiores e mais desenvolvidos e a própria evolução natural da espécie. Na Ásia, há lendas chinesas que falam de vastos projetos de controle de inundação há seis milênios. Sítios escavados em Mohenjo-Daro, no vale da Índia, e em Harappa, no Punjab, indicam a existência de ruas alinhadas, pavimentadas e drenadas com esgotos canalizados em galerias subterâneas de tijolos argamassados a pelo menos 50 centímetros abaixo do nível da rua. Nas residências constatou-se a existência de banheiros com esgotos canalizados em manilhas cerâmicas rejuntadas com gesso. Isso há mais de 3000 aC. Naturalmente, este passo importante na civilização humana marca o início da drenagem superficial, por conta da impermeabilização do solo por tempo prolongado, além da remoção da vegetação natural e da criação de canais de irrigação. Presume-se que a partir desses registros o homem passou a desenvolver ações para o controle do fluxo da água (CIRILO, 2005). Não se poderia falar sobre drenagem sem citar obras de engenharia como os aquedutos. O aqueduto mais antigo foi construído na Grécia, possivelmente há cerca de 2500 anos. Era um túnel com 1280 metros de comprimento. Situava-se próximo de Atenas. Os romanos, que também construíram muitos aquedutos por todo o seu império, construíram o maior de todos em Cartago, na atual Tunísia, possuindo 141,0 km de comprimento, ainda existente até os dias atuais. Encontram-se restos de aquedutos romanos bem conservados em Mérida e Segóvia (Espanha), Nimes (França) e em Roma, dentre outros. O aqueduto de Segóvia foi construído no século primeiro (Figura 2.1.). É o cartão-postal da cidade de Segóvia, tendo sido utilizado até o século 19. Já no ano 1 d.C. as diversas formas de drenagem adotadas pelos romanos permitiam o tráfego dos cidadãos nas cidades durante as fortes chuvas. Permitiam também o uso coletivo de prédios e de grandes áreas públicas. A água era drenada por canais e tubos executados em pedras que se uniam sem qualquer elemento de ligação (Figura 2.2.)..

(28) 11 Segundo Cirilo (2005), como ciência, a Hidráulica tem sua origem há cerca de dois mil e quatrocentos anos, no curso da civilização grega com a apresentação das teorias de Aristóteles (384-322 a.C.), sendo que a maior contribuição à Hidráulica no período veio de Arquimedes, (físico, matemático e engenheiro de Siracusa, 287-212 a.C.), com sua célebre experiência sobre imersão e flutuação de corpos, imortalizada pelo grito do “Eureka!”.. Figura 2. 1 - Imagem do aqueduto de Segóvia (Foto do autor).. Figura 2. 2 - Tubos em pedra no Museu da Água em Portugal (Foto do autor)..

(29) 12 Promovida pelo governador Ayres Saldanha e considerada a mais importante obra do Rio de Janeiro colonial, o Aqueduto da Carioca foi construído em 1723, popularmente conhecido como Arcos da Lapa (Figura 2.3.), e tinha como objetivo levar as águas do rio Carioca até o Largo da Carioca, sanando o problema de falta de água na cidade. A água abastecia o famoso chafariz do Largo da Carioca, que passou a ser ponto de encontro de escravos e mercantes, e centro da vida urbana da época (LINHARES, 2006).. Figura 2. 3 - Arcos da Lapa período colonial e atual (LINHARES, 2006). Com a finalidade de manter as ruas mais limpas e transitáveis, na segunda metade do século XII, introduziu-se a prática da pavimentação. Paris, já com mais de 100 mil habitantes, foi a primeira cidade a iniciar a pavimentação sistemática de suas ruas (1185). Seguiram-se Praga (1331), Nuremberg (1368), Basiléia (1387) e Augsburgo (1416) (FERNANDES, 2002). A partir de 1760, primeiro em Londres, e depois em outras grandes cidades, desenvolveram e efetivaram esquemas para melhoramentos públicos na arquitetura urbana. Derrubavam-se prédios deteriorados ou que impediam a circulação, pavimentavam-se, drenavam-se e iluminavam-se ruas. Vias estreitas e tortuosas foram alargadas e tornadas planas e retificadas. Prédios de alvenaria substituíram casas de madeira, modernizando áreas urbanas mais antigas e insalubres, dotando-as de suprimento de água e canalizações de esgotamentos, reduzindo o lançamento de águas de esgoto nas sarjetas. O exemplo de Londres se espalhou pelas províncias, e outras cidades empreenderam melhorias (Clark et al, apud FERNANDES, 2002)..

(30) 13 Porém até o século XVIII, as latrinas continuavam raras e eram instalações de ricos. Só a partir dos anos 1780, o sistema de dejetos e resíduos carreados pela água começou a se tornar comum, com o desenvolvimento de projetos hidráulicos mais eficientes. Antoine Chezy (17181798), engenheiro e matemático francês natural de Châlons-sur-Marne, e operador do sistema sanitário de Paris, foi o precursor da fórmula moderna para velocidade relativa de fluxo e perda de carga devido à fricção em fluxo de canal aberto em 1775 (FERNANDES, 2002). A generalização do sistema de drenagem por carreamento pela água logo originou mais problemas: as fossas raramente eram limpas e seu conteúdo se infiltrava pelo solo, saturando grandes áreas do terreno e poluindo fontes e poços usados para o suprimento de água. Além disso, era ilusoriamente fácil eliminar a água de esgoto, permitindo-a alcançar os canais de esgotamento existentes sob muitas cidades. Como esses canais de esgotamento se destinavam a carrear água de chuva, a generalização dessa prática levou os rios de cidades maiores a se transformarem em esgotos a céu aberto, um dos maiores desafios enfrentados pelos reformadores sanitários do século XIX. Muitas cidades como Paris, Londres e Baltimore adotaram o emprego de fossas, mas os resultados foram desastrosos (idem, 2002). Algumas datas são importantes para o desenvolvimento dos estudos e inovações que tiveram reflexo direto na drenagem urbana, tal como 1815, ano em que foi autorizado em Londres o lançamento de efluentes domésticos em galerias de águas pluviais da cidade. Já em 1847, foi autorizado em Londres o lançamento de todas as águas residuais nas galerias públicas, sendo criado assim o primeiro sistema unitário de esgotos de que se tem registro (CETESB, 1977). A drenagem das águas pluviais passou a partir destas inovações a ter sua caracterização e aplicação, independente das águas consideradas servidas. O projeto e a construção destes dois sistemas, costumam ser realizados por diferentes grupos de especialistas (engenheiros sanitários no caso dos esgotos sanitários, e engenheiros hidráulicos ou mais ligados a recursos hídricos no caso das redes de drenagem). Os municípios se encarregam do sistema de drenagem pluvial e o Estado dos esgotos, na maioria dos casos..

(31) 14 2.1.2. - HISTÓRICO DA ENGENHARIA DAS ÁGUAS URBANAS NO BRASIL Em 1857, a cidade do Rio de Janeiro passa a ser servida por rede de esgotos, sendo considerada uma das primeiras capitais do mundo a possuir tal sistema. Na cidade de São Paulo a primeira rede de esgotos foi construída em 1876, tendo sido adotado um sistema misto (separador parcial). Em 1879 utilizou-se pela primeira vez o sistema de separação absoluta entre as águas de esgotos e as águas pluviais. O Coronel George Waring é considerado seu criador. O militar aplicou tal sistema na cidade de Memphis no Tenessee. /EUA.. O. mesmo. processo. foi. introduzido. no. Brasil. em. 1911(CETESB, 1977). Olinda, como em todas as Vilas brasileiras no seu nascimento, tinha que atender às três exigências básicas dos colonizadores portugueses: bom local para defesa, bom porto para o comércio e um bom abastecimento d’ água. A primeira referência feita ao abastecimento d’ água de Pernambuco data de 1537, no documento conhecido como Foral de Olinda. Estabelecia que “todas as fontes e ribeiras ao redor desta Vila, dois tiros de besta, são para serviço da dita Vila” (MELLO, 1991). Durante o período de desenvolvimento de Olinda, até a invasão holandesa, para se remediar a falta de água, utilizava-se mão de obra escrava no transporte do precioso líquido dos poços ou cacimbas e das fontes naturais, como a do Rosário (conservada até nos dias atuais), para as residências de seus senhores. A drenagem das casas era feita, em sua maioria, para o quintal ou para as valetas que passavam na parte de trás dos quintais. Durante a invasão holandesa (1630-1654), que destruiu Olinda, o abastecimento de água se tornou desde cedo um objetivo militar prioritário. Uma das primeiras providências dos batavos foi construir o “Forte Frederik Hendrik”, para proteção de cacimbas. Era chamado pelos portugueses “Forte das Cacimbas”, Depois, por sua forma pentagonal, “Forte das Cinco Pontas”, conservado até hoje. A drenagem da água permanece semelhante às realizadas pelos portugueses. Após a expulsão dos Holandeses, os problemas continuaram os mesmos e em maiores proporções. O Recife, que durante a invasão passou a ter uma importância maior e se encontrava em franca expansão, juntamente com.

(32) 15 Olinda que por sua vez, tinha sido reconstruída e voltara a se utilizar dos sistemas de abastecimento d’ água anteriormente existentes, igualmente ao uso do sistema de drenagem incipiente cuja única função era o de retirar de áreas de reunião e aglomeração, os excessos de água através de canais a céu aberto, direto para os córregos existentes (MELLO, 1991). Com relação aos esgotos residenciais, as cidades brasileiras demoraram a realizar obras de desenvolvimento. Os esgotos eram transportados por escravos à noite com barricas, que recolhiam os dejetos guardados em vasilhames durante o dia. Em virtude do altíssimo grau de mortandade e sujeira existente no Recife, em 1858 foi assinado um contrato entre a Município e o engenheiro Carlos Luiz Cambronne para a criação de um sistema de esgotamento que utilizasse canos de ferro ou de grés que escoassem as águas servidas para os rios. Quanto às matérias sólidas, eram depositadas em caixas de madeira revestidas de metal hermeticamente fechadas. Eram entregues em cada domicílio. Possuíam capacidade para o uso de 15 pessoas e eram recolhidas de quinze em quinze dias, por carros especiais ou por pessoas contratadas. Em relação ao abastecimento de água, iniciou-se a canalização da água proveniente do açude do Prata no bairro de Dois Irmãos, que em 1831 atingia a povoação do Monteiro, e no entanto só alcançou o centro do Recife em 1846 (Idem, 1991). Inicia-se então o período higienista a partir de 1864 com a implantação, no Rio de Janeiro, das primeiras canalizações de esgoto (SANTOS, 1928). Chegam as idéias que prevalecem até a presente data: de implementação de reformas urbanísticas e de drenagem que visavam retirar o mais rápido possível as águas já usadas ou de chuva, direcionando-as para um curso de água receptor. Em 1909, no governo de Herculano Bandeira em Pernambuco, foi criada a Comissão de Saneamento, que teve como dirigente o engenheiro Francisco Saturnino Rodrigues de Brito, que realizou projetos de abastecimento d’ água e seu esgotamento, atenuando heroicamente as constantes epidemias existentes na cidade e lançando a pedra fundamental para o desenvolvimento das obras de saneamento do Recife e de todo o Estado..

(33) 16 Em 1914 a cidade de Porto Alegre recebe sua primeira tubulação destinada à coleta e drenagem de águas pluviais (WEIMER, 1993). Em 1915 no Recife, estavam concluídos e em funcionamento 113 km de esgotos sanitários. Em 1918, foi solucionado o sistema de abastecimento de água da cidade, com a construção da barragem de Gurjaú e de uma linha adutora de 37,20 km de tubos de 750 mm, com uma rede de abastecimento de 26,4 km assentada e funcionando. Esse sistema é utilizado até os nossos dias. Vale ressaltar a preocupação do engenheiro Saturnino de Brito já naquela época, de transformar em legítimos cidadãos os habitantes da nossa cidade que, por condição humilde moravam em “MOCAMBOS”, sem fornecimento de água e esgotamento. Além da modificação para casas de alvenaria, tentou e conseguiu praticamente erradicar as precárias condições de saneamento existentes na época. Tais condições se revelaram principalmente na proliferação de doenças e na deterioração da vida humana. A abordagem por Saturnino de Brito de um método de cálculo de vazão de projeto para redes de águas pluviais em 1898 no opúsculo “Saneamento de Santos”, inicia no Brasil a etapa denominada de período da Racionalização ou Normalização (SILVEIRA, 2000). Silveira (2000) denomina Científico-ambiental o período que se estende dos anos 70 do século XX, até hoje, com o enfoque dado à hidrologia urbana e ao cuidado com o meio ambiente. Percebe-se, no entanto, que existe muito ainda por fazer e que as calamidades, devidas às insuficientes condições de drenagem urbana, são uma constante, principalmente em grandes cidades do país tais como: Recife, Belo Horizonte, Rio de Janeiro, São Paulo e muitas mais, onde todos os períodos de fortes chuvas apresentam situações de transtorno urbano devido às seqüenciais enchentes e alagamentos.. 2.1.3. - CONCEITOS TRADICIONAIS EM DRENAGEM URBANA É considerado como conceito higienista o período que se iniciou na Europa do século XIX e que preconizava a eliminação sistemática das águas paradas como medida fundamental para a saúde pública. Em termos hidrológicos, são estabelecidas as primeiras formulações empíricas definindo.

(34) 17 as relações quantitativas entre precipitação, escoamento e o dimensionamento de estruturas de obras de remoção e transporte. O período denominado de racionalização e normalização considera ter o seu início em 1898 no Brasil do século XIX, tendo com marco deste novo período, o lançamento por Saturnino de Brito de seu opúsculo “Saneamento de Santos”, que mantém a sistemática de evacuação rápida porem, procura estabelecer melhor os cálculos hidrológicos para o dimensionamento das obras hidráulicas. A etapa denominada de período da revolução tecnológica ocorre entre os anos 60/70, com o surgimento dos cálculos computacionais.. 2.2. - NOVAS ABORDAGENS NA DRENAGEM URBANA Esta nova etapa que também é considerada do período da abordagem científico ambiental sofre uma pressão grande para a melhoria da proteção dos recursos hídricos como um todo, com uma maior conscientização ecológica e evolução tecnológica. A partir da compreensão do ciclo hidrológico, o estudo da drenagem voltase exclusivamente para melhor entender os fenômenos pertinentes ao escoamento superficial. Evidentemente, todos os eventos que ocorrem após a precipitação da chuva e ou intervenção humana na captação uso e eliminação de água superficial ou subsuperficial existente, repercutem nas situações a serem estudadas. Um sistema de drenagem urbana é um conjunto ordenado de estruturas naturais e de engenharia que permite escoar as águas superficiais numa determinada área, de tal modo que sejam preservadas as qualidades naturais de conforto e de harmonia necessárias para o fluxo dos cursos de água, sem que venha a produzir impactos negativos para o homem. Atualmente, se avança para uma melhor compreensão dos fenômenos atuantes em um sistema de drenagem urbana, com a percepção e entendimento de que a consciência ecológica e o grande desenvolvimento tecnológico podem definir novas maneiras de interação humana com a natureza, reduzindo ou mesmo eliminando os impactos antrópicos e naturais negativos, observados nos grandes aglomerados urbanos..

(35) 18 Conceitos de engenharia como os que prevaleciam até bem pouco tempo, que tinham como fundamento básico a remoção rápida e imediata do volume de água em excesso das áreas afetadas, por modificações da capacidade de armazenamento ou outro qualquer motivo, para áreas a jusante, sem estudar as conseqüências e resultados futuros estão sendo revistos. Isso porque o que ocorria era a simples transferência do problema para jusante. Alem disso, a poluição das águas pluviais, só recentemente, foi reconhecida cientificamente pelas nações mais desenvolvidas, como de grande risco de degradação ambiental, devido ao seu alto potencial de contaminantes prejudiciais à saúde humana e animal. A aludida poluição é considerada potencialmente igual ou superior àquela dos esgotos domésticos. Aumentou a pressão em todo o mundo para seu estudo e tratamento de forma mais objetiva e direta, principalmente pelas conseqüências danosas aos cursos de água e de forma conseqüente aos oceanos. A preocupação com a defesa dos recursos hídricos tornou cada vez mais importante a identificação dos fatores que influenciam sua qualidade. As redes de drenagem urbana constituem uma das principais fontes de degradação das características físicas, químicas e biológicas do ecossistema. A remoção ou adição de substâncias nos cursos de água, através do transporte de cargas poluentes difusas e acidentais de todos os tipos e categorias provocam sérios impactos negativos de poluição hídrica. O planejamento, construção e operação dos sistemas de drenagem pluvial sempre estiveram no Brasil, em geral, sob a responsabilidade direta dos próprios municípios, sobre os quais um controle externo praticamente não é exercido. O reconhecimento do grau de importância, principalmente na análise da qualidade das águas de drenagem pluvial e seu destino, faz parte de um contexto atual, inclusive com propostas de um Plano Nacional de Águas Pluviais. Este tem o objetivo de reduzir a vulnerabilidade da população às inundações ribeirinhas e a minimização dos impactos ambientais através de uma política que envolva os elementos institucionais, econômicos, ambientais e técnicos. Pretende-se gerir as águas pluviais em conjunto com os outros elementos do desenvolvimento urbano das cidades brasileiras. Tal proposta está sendo desenvolvida pelo Ministério das Cidades e Secretaria Nacional de.

(36) 19 Saneamento Ambiental, através do Programa de Modernização do Setor Saneamento - PMSS. Muitas cidades brasileiras têm avançado no tratamento dos esgotos de origem doméstica e industrial, mas é também evidente que muito falta a ser feito. O passo seguinte e imediato é o tratamento dos esgotos pluviais. Este é o caminho futuro para o pleno desenvolvimento com equilíbrio ambiental, através do constante aperfeiçoamento de pesquisas e desenvolvimento de novas soluções da drenagem urbana. Para o Ministério da Integração Nacional do Governo Brasileiro, dentre os seus atuais programas e ações desenvolvidos no ano passado, destaca-se o Programa de Drenagem Urbana Sustentável, ligado à Secretaria de InfraEstrutura Hídrica, cuja justificativa pela sua execução é defendida pelos motivos que seguem: •. O aumento dos prejuízos causados por enchentes em cidades brasileiras;. •. A baixa capacitação institucional e técnica dos municípios, resultando na concepção inadequada das ações de drenagem urbana e baixa sustentabilidade das mesmas;. •. A insuficiência na oferta de infra-estrutura de drenagem urbana;. •. A escassez de recursos para a implementação de ações que visem à gestão do escoamento das águas nas cidades e dos impactos de enchentes urbanas e ribeirinhas, que degradam a saúde pública, o ambiente e a qualidade de vida nas cidades;. •. A crônica ausência de mecanismos de controle social na prestação dos serviços (MIN, 2006).. A drenagem urbana se insere cada vez mais em um contexto mundial em que se observa à necessidade de melhor utilização das águas de chuva, dentre eles a falta de condições do atendimento de abastecimento de água de grande parte da população em condições ideais nas grandes cidades. Na Figura 2.5.,.

(37) 20 tem-se um gráfico onde se percebe claramente um declínio grave do volume de água disponível por pessoa no mundo. A dificuldade de acesso à água potável está patente neste início de século XXI e nos força a repensar os conceitos de estabilidade, dependência e responsabilidade, assim como a percepção sobre a sustentabilidade do planeta e das futuras gerações.. Figura 2. 4 - Volume de água potável por ano por pessoa (UNESCO, apud YAZAKI, 2006). Há também o dilema ético que aflora e exige mais que qualquer outra situação de adversidade já apresentada aos seres humanos, na concepção urbanística das cidades e aglomerados. Esta situação se apresenta com a preocupação primordial de ser capaz de racionalizar o uso da água e ajustar este desafio ético a suas dimensões políticas e econômicas, como instrumento de desenvolvimento e cooperação entre os diversos atores envolvidos em cada bacia hidrográfica. Daí o emprego da nova terminologia técnica que passou da simples “drenagem urbana” para “manejo sustentável das águas urbanas”. No meio científico, isso corresponde a um novo conceito filosófico do enfrentamento dos problemas de drenagem para os próximos anos (YASAKI, 2006)..